En Français

Les modèles de climat possèdent des paramètres mal contraints calibrés sur les observations du climat du présent. La justesse de l’extrapolation des résultats pour des climats du passé ou du futur n’est pas garantie. Dans l’atmosphère, modéliser directement la dynamique avec les valeurs moléculaires bien connues des coefficients de viscosité et de diffusion, est impossible avec les capacités numériques actuelles, et très certainement, futures. Il y a donc besoin d’explorer des voies alternatives. Le but cette thèse est de créer des modèles simples de climat, plus robustes, sans paramètres ajustables mal contraints .

L’hypothèse de maximisation de la production d’entropie (MEP) sous contraintes permet de calculer un champ de variables thermodynamiques (températures, précipitations, humidité…). Dans une première partie, j’utilise MEP dans un modèle radiatif-convectif, pour calculer des précipitations. Je montre que le modèle minimal pour calculer une humidité relative satisfaisante avec MEP, doit inclure la convection profonde avec un panache nuageux.

Les log-lattices sont un outil mathématique permettant de résoudre des équations aux dérivées partielles à toutes les échelles spatiales, à coût numérique réduit. Dans une deuxième partie, j’étudie les lois d’échelle dans les équations de Rayleigh-Bénard en rotation, projetées sur des log-lattices. Je retrouve le régime ultime quasi-géostrophique.

In English

Climate models have unconstrained parameters tuned on present climate observations. The accuracy of results for past or future climate extrapolation is not guaranteed. In the atmosphere, directly modelling the dynamics with well-known molecular viscous or diffusion coefficient values is impossible with today, and certainly not future, numerical capacities. Therefore, exploring alternative ways is needed. This thesis aims to create simple, more robust climate models with no poorly constrained adjustable parameters.

The maximum entropy production hypothesis (MEP) under constraints enables the computation of thermodynamic variable fields (temperature, precipitation, humidity…). In the first part, I use MEP in a radiative-convective model to compute precipitation. I show that the minimum model computing a satisfying relative humidity with MEP must include deep convection with a cloud plume model.

Log-lattices are a mathematical tool for solving partial differential equations at all spatial scales, at reduced numerical cost. In a second part, I study scaling laws in rotating Rayleigh-Bénard equations, projected on log-lattices. I find the quasi-geostrophic ultimate regime.

Lieu
Amphi Bloch, Bât. 772-774, Chemin de Saint Aubin – RD 128 F-91191 Gif sur Yvette Cedex – France

Pour se rendre sur place : https://iramis.cea.fr/spec/adresse-spec/#acces

L’amphi Bloch est juste à gauche en entrant par l’entrée principale (côté IPhT).

Zoom
https://cnrs.zoom.us/j/97362585628?pwd=asy2YjiJ1ap4QCvXTG31GyfVaCxY1E.1

• Christophe Goupil, Université Paris-Cité, Président
• Fleur Couvreux, Météo-France, Toulouse, Rapportrice
• Michel Rieutord, Université de Toulouse, Rapporteur
• Anne Sergent, Université Paris-Saclay, Examinatrice
• Didier Paillard, LSCE, Gif-Sur-Yvette, Directeur
• Bérengère Dubrulle, SPEC, Gif-Sur-Yvette, Co-directrice